零磁场下 p 型掺杂 InGaAs/GaAs 量子点自旋发光二极管的自旋注入与自旋弛豫
材料科学
2020-08-17 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们报道了在零外加磁场下 p 型掺杂 InGaAs/GaAs 量子点（QD）自旋发光二极管（spin-LED）中的高效自旋注入。在剩磁下直至 100K 测得高电致发光圆偏振度（Pc）约 19%。这一结果得益于垂直磁化的 CoFeB/MgO 自旋注入器（可实现高效自旋注入）与有源区中合适的 p 型掺杂 InGaAs/GaAs QD 层的结合。通过分析电致发光圆偏振度的偏压和温度依赖性，我们证实了两步自旋弛豫过程。第一步发生在电子隧穿 MgO 势垒并穿过 GaAs 耗尽层时。自旋弛豫由与电子动能相关的 Dyakonov-Perel 机制主导，其特征是 Pc 依赖于偏压。第二步发生在电子被捕获到 QD 中，随后与空穴辐射复合之前。Pc 的温度依赖性反映了温度引起的 QD 掺杂改变，以及 QD 内载流子寿命与自旋弛豫时间之比的变化。理解这些自旋弛豫机制对于在零外加磁场下室温未来自旋光电子应用中提升自旋 LED 性能至关重要。
引用
@article{arxiv.2008.06407,
title = {Spin-injection and spin-relaxation in p-doped InGaAs/GaAs quantum-dot spin light emitting diode at zero magnetic field},
author = {Alaa E. Giba and Xue Gao and Mathieu Stoffel and Xavier Devaux and Bo Xu and Xavier Marie and Pierre Renucci and Henri Jaffrès and Jean-Marie George and Guangwei Cong and Zhanguo Wang and Hervé Rinnert and Yuan Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06407},
year = {2020}
}
备注
24 pages, 5 figures